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无线传感器网络安全定位技术研究

程海青  
【摘要】:无线传感器网络以其独特的优点,在工农业生产及军事等领域具有广泛的应用前景。在无线传感器网络的应用中,获取节点的精确位置信息是保障网络应用有效性的前提,节点定位技术是无线传感器网络的关键技术之一。节点定位过程中,节点资源的有限性、部署区域的不安全性及开放性等网络固有的特点使得定位机制存在安全隐患。 本文旨在研究无线传感器网络安全定位机制。在总结、分析定位技术的缺陷和攻击模型的性质的基础上,采用理论分析与实验相结合的技术路线,对无线传感器网络节点安全定位进行深入研究。主要工作概括如下: (1)介绍了定位技术的相关知识,阐述了定位技术的基本原理,分析了不同类型定位机制所固有的易受攻击的环节及存在的安全隐患;概述了常见的攻击模型及其攻击原理,着重分析、总结了各种攻击所表现出的性质,为设计安全定位算法提供了必要的理论依据。 (2)通过对定位残差进行分析,提出了基于残差分析的抗欺骗攻击定位算法,该算法依据残差的偏差和残差向量作为衡量参考集合一致性的指标,去除异常节点,寻找可信参考集合,从而提高了定位机制的抵抗欺骗攻击能力。 (3)利用欺骗攻击将改变距离一致性的特性,通过检测节点之间的距离一致性发现攻击节点,提出了基于距离验证的抗欺骗攻击定位算法,模拟实验证明了算法的有效性。 (4)基于Sybil节点必然出现在以检测节点为圆心、攻击节点与检测节点之间距离为半径的圆上这一事实,通过比较接收功率、邻居节点间的信息交互和距离验证,检测出Sybil攻击节点,提出基于接收功率的女巫攻击检测算法。该算法降低了节点的额外开销,简化了安全定位的实施过程。 (5)利用节点的信任值作为信标选择的依据,建立了节点间信任计算的模型,提出基于信任评估的安全定位算法。该算法在考虑主观信任值的同时注重其它节点的推荐信任值,充分发挥了节点之间的协作能力,可适用于多种攻击共存的环境下的安全定位。


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